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• Ruth Edith Ccasani Quispe

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA , FACULTAD DE INGENIERIA ,

,

,

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA EN ENERGIA

UN ,

"INFLUENCIA DE LA VENTILACION FORZADA EN EL DIMENSIONAMIENTO SISTEMA DE VENTILACION DE LA MINA LIMPE CENTRO-UNIDAD MINERA ISCAYCRUZ· PROVINCIA DE OYON-LIMA". ;

,

,

TESIS PARA OPTAR EL TITULO DE INGENIERO EN ENERGIA

AUTORES:

Bach. WALTER ORLANDO NIÑO CASTRO Bach. FRAN QUIME CUSTODIO ESPINOZA ASESOR:

MG. ROBERT FABIAN GUEVARA CHINCHAYAN

NUEVO CHIMBOTE • 2015

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL EN ENERGIA CARTA DE CONFORMIDAD DEL ASESOR

La presente Tesis ha sido revisada y desarrollada en cumplimiento del objetivo propuesto y reúne las condiciones formales y metodológicas, estando encuadrado dentro de las áreas y líneas de investigación conforme al reglamento general para obtener el título profesional en la universidad nacional del santa (R. D: N° 471-2002-CU-R-UNS) de acuerdo a la denominación siguiente:

TESIS PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE INGENIERO EN ENERGIA

"INFLUENCIA DE LA VENTILACION NATURAL Y FORZADA EN EL DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE VENTILACION DE LA MINA LIMPE

CENTRO-UNIDAD

MINERA

ISCAY CRUZ-PROVINCIA

OYON-LIMA."

AUTORES Bach. WALTER ORLANDO NIÑO CASTRO Bach. FRAN QUIME CUSTODIO ESPINOZA

.......... Jt . . . . . . .. MG. ROBERT GUEVARA CHINCHAVAN ASESOR

DE

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL EN ENERGIA

CARTA DE CONFORMIDAD DEL JURADO EVALUADOR DE TESIS

Damos la conformidad del presente Informe, desarrollado en cumplimiento del objetivo propuesto y presentado conforme al Reglamento General para Obtener el Grado Académico de Bachiller y el Título Profesional en 1~ Universidad Nacional del Santa (R.N° 471-2002CU-R-UNS); intitulado:

TESIS PARA OBTAR EL TITULO PROFESIONAL DE INGENIERO EN ENERGIA Título: "INFLUENCIA DE LA VENTILACION NATURAL Y FORZADA EN EL DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE VENTILACION DE LA MINA LIMPE CENTRO-UNIDAD MINERA ISCAYCRUZ-PROVINCIA DE OYON-LIMA."

TESISTAS: Bach. WAL TER ORLANDO NIÑO CASTRO Bach. FRAN QUIME CUSTODIO ESPINOZA

Revisado y Evaluado por el siguiente Jurado Evaluador:

........ . ~~Rd'd

................

'

Mg. Gilmer ujan Guevara Secretario

· · · · · · · · · ·~· · · · · · · · ·

Mg. Robert Guevara Chinchayán Integrante

DEDICATORIA: WALTER NIÑO

En pleno desarrollo de mi vida profesional, dedico este informe a, Mis queridos Padres, por haberme guiado en el camino de la vida y enseñarme lo valioso de ello. A mi Querida, esposa, ppr su

compañí~

y

compre~ión,

Por su amor y apoyo en nuestro proyecto de vida. A mis queridos hijqs, para 1

Que

est~

,,

cjocumento.les sirva

d~

ejemplo.

A Dios por su apoyo infinito, su bondad y por ser nuestro guía En nuestra cárrera y por ser la luz en nuestra vida .

.i

IN DICE

IN DICE RESUMEN ABSTRACT

CAPITULO 1: INTRODUCCION

1

1.1

Realidad Problemática

2

1.2

Antecedentes

3

1.3

Descripción del lugar donde se ha realizado el estudio

6

1.4

Justificación

8

1.5

Hipótesis

9

1.6

Objetivos

8

CAPITULO 11: MARCO TEORICO

10

2;1

Actividades Mineras

11

2.2

Reglamento de Seguridad e Higiene Minera

15

2;3

Sistemas de Ventilación

24

2.4

Estado del Arte del Sistema de Ventilación

38

2.5

Equipamiento del Sistema de Ventilación

45

CAPlTULO 111: MATERIALES Y METODOS

62

3.1

Materiales

63

3.2

Método de Investigación

70

CAPITULO IV: CALCULO$ Y DISCUSION DE RESULTADOS

74

4;1

Diagnóstico de los sistemas de ventilación antes de la implementación

75

4.2

Calculo del caudal requerido por niveles.

77

4.3

Determinación de las pérdidas de presión en mangas de ventilación.

84

V

4.4

Determinación de la potencia del ventilador.

90

4.5

Distribución de la carga de ventilación

90

4.6

Discusión de resultados

91

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

94

Conclusiones

95

Recomendaciones

97

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

98

ANEXOS

102

vi

LISTA DE FIGURAS

Figura No 1 Ubicación Geográfica Unidad Minera lscaycruz

7

Figura W 2 Galerías Mina Limpe Centro

8

Figura W 3 Minería de Tajo Abierto

12

Figura W 4 Entrada a la Mina limpe Centro.

13

Figura No S Niveles y Galerías de la Minería Subterránea

14

Figura W 6 Chimenea de Ventilación Nivel18, Mina Limpe Centro

19

Figura W 7 Velocidad de Aire permitida en minas

22

Figura W 8 Niveles de flujo Minería Subterránea

24

Figura No 9 Método Block Caving o hundimiento por bloques

27

Figura No 10 Subniveles de ventilación

28

Figura No 11 Palas LHD

29

Figur~

30

W 12 Método Block Caving

Figura No 13

Sistema de ventilación en bucle

31

Figura W 14 Sistema de ventilación en diagonal

31

Figura No 15 Sistema de ventilación ascendente

32

Figura W 16 Sistema de ventilación descendente

33

Figura No 17

35

Ventilación natural en minería

Figura N°18 Ventilación forzada en minerla

36

Figura N°19 Ventilación forzada por sobre- presión

36

Figura W20 Ventilación forzada por depresión 1

37

Figura No 21 Tipos de Rodetes de Ventiladores Centrífugos

47

Figura W 22

Ventilador Axial

48

Figura W 23

Configuración de un ventilador

49

Figura W 24

Configuración de un ventilador de 2 Etapas

50

Figura W 25

Configuración de un ventilador robusto de una mina

51

Figura W 26

Componentes de un ventilador axial

52

Figura W 27

Curva característica de un ventilador

53

vii

Figura W 28 Configuración en serie

54

Figura W 29 Arreglos de la c-onfiguración en serie

SS

Figura W 30: Configuración en paralelo

56

Figura W 31 Manga para ventilación minera

58

Figura W32

59

Manga para ventilación minera MINEVENT

Figura W 33 : Manga para ventilación minera MINE DUCT

59

Figura W 34 : Manga para ventilación minera TWIN DUCT

60

Figura W35 Maquina Scoop Tram

64

Figura No 36 Máquina Perforadora

64

Figura No 37 Maquina Hormigonera

65

Figura No 38 Número de niveles mina limpe Centro

66

Figura No 39

67

Sección recta promedio galerfas mina Limpe Centro

Figura W 40 Detalles de ruta en niveles mina Limpe Centro

viii

67

LISTA DE CUADROS Cuadro W 1

Umites permisibles para la actividad minera en el Perú

17

Cuadro N9 2:

Velocidad necesaria para un ambiente ventilado

41

Cuadro W3 Ubicación de Chimeneas por niveles

69

Cuadro W 4

71

Caracterización de la carga de ventilación por personas/nivel

Cuadro Nos Temperaturas promedio de infiltración de aire en chimenea de servicio Cuadro N9 6

Factor de corrección por altitud y temperatura

12 78

Cuadro W 7 Cargas Totales de Ventilación por Niveles

84

cuadro N°8 Resumen de perdidas de carga y caudales requeridos

87

Cuadro N°9 Resumen de pérdidas de presión en Mina Limpe Centro

89

LISTA DE GRAFICOS

Grafico W 1 Porcentaje de Distribución del Tipo de Ventilación con 7 Niveles

77

Grafico No 2 Porcentaje de Distribución del Tipo de Ventilación con 10 Niveles

91

ix

RESUMEN

La Mina Limpe Centro de la Unidad Minera lscaycruz perteneciente a la Empresa Los Quenuales S.A ubicada en las serranías del departamento de Lima desarrolla sus actividades productivas en 31 niveles con galerías a más de 4,200 m.s.n.m. Se cuenta con un sistema de ventilación mixta, compuesta por ventilación natural producida por la infiltración del aire a través de las chimeneas de servicio a una velocidad de 3.5 m/seg, as mismo se cuenta con un sistema de ventilación mecánica o forzada compuesta por dos ventiladores (impulsión y extracción) de 250 HP en total. La empresa al tomar la decisión de incrementar el ritmo productivo en 10 niveles de trabajo , plantea la necesidad de redimensionar el sistema de ventilación mixta, con lo cuaf se incrementa fa Potencia de Jos ventiladores . Por lo tanto se determina el caudal total suministrado en condiciones máximas de requerimiento de ventilación, el cual es función de la carga de ventilación según el número de personas operando en cada nivel y la carga de ventilación de los motores diese! que accionan a la maquinaria pesada dentro de la misma., teniendo así mismo en cuenta lo requerido según el D.S

W 055-2010-EM. Determinándose un porcentaje de participación de la ventilación natural en 18%, mientras que el porcentaje de participación de la ventilación forzada es del 82 %, con lo cual se concluye que existe una influencia de ambos tipos de ventilación en el dimensionamiento del sistema de ventilación mixta. PALABRA CLAVE: Ventilación Mixta en Minas del tipo Socavón

)(

ABSTRACT

La Mina Limpe Center lscaycruz Mining Business Unit located in Los Quenuales SA located in the highlands of the department of lima develops its production activities in 3llevels with galleries to more than 4,200 m tt has a hybrid ventilation system

1

composed of natural ventilation caused by air

infiltration through the chimneys of service at a speed of 3.5 m 1 sec1 same as it has a mechanical or forced ventilation consists of two fans ( supply and exhaust } 250 HP in total. The company making the decision to increase the productlon rate in 10 working levels 1 raises the need to resize the hybrid ventilation system , whereby the power of the fans increases. Thus the total maximum flow conditions supplied ventilation requirement

1

which is a function of the load of ventifation as the number of people in each level and operating the ventilation load is determined diese! engines that power the heavy machlnery within the same . 1 thereby taking into account the requirements same as the OS No. 055-2010 -EM . Determining an ownership of natural ventilatlon in 18 % , while the percentage share of the torced ventilation is 82%

1

which concludes that

there is an influence of both types of ventilation in the slzing of hybrid ventilation system. KEYWORD: Mixed Mine Ventilation of the Tunnel type

xi

CAPITULO 1 INTRODUCCION

1

1.1

REAUDAO PROBLEMÁTICA las minería constituye, en el caso del Perú, el sector productivo más relevante desde un punto de vista de capacidad para la generación de recursos económicos, al contribuir de manera significativa a la obtención de divisas como consecuencia de un proceso sostenido de inversiones extranjeras

v de un consecuente desarrollo de las

exportaciones. Al mismo tiempo, las actividades mineras muchas veces ponen a los trabajadores en condiciones y en situaciones de trabajo que pondrían considerarse de alto riesgo. Esta calificación puede ser tanto consecuencias de los procesos tecnológicos que se utilizan, como por las características geográficas y el medio ambiente en el que se ubican Jos emplazamientos de los yacimientos, los modos operativos en que se planifica y ejecuta el trabajo (tales como la duración y forma en que se organizan las jornadas o los turnos laborales) o aun por factores de carácter biológico y psicosociales concomitantes. Por unas u otras razones, la vida, la seguridad

vla salud

de Jos mineros requieren medidas preventivas especiales destinadas a protegerlos. Por ello la especificidad de las actividades mineras y la necesidad de esa protección ha quedado recogida en la legislación peruana ya desde principios del siglo XX. La ventilación es un aspecto crítico en la minería subterránea, el Reglamento de Seguridad e Higiene Minera Capítulo 1 relacionado sobre estándares en operaciones mineras y en sus Artículos 204° a 208°, establece normas especificas para este caso. El punto de partida es la obligación de todo titular de actividad minera de dotar d aire limpio a las labores de trabajo, de acuerdo con el número y las necesidades del personal, las maquinarias y labores de trabajo , evacuando los gases , Jos humos y el polvo suspendido que pudieran afectar la salud del trabajador. Todo sistema de ventilación en la actividad minera debe mantener el ambiente dentro de los lrmites máximos permisibles establecidos en el Artículo 86° del Reglamento de seguridad minera sobre agentes químicos. Esta situación se complica son el uso e equipos pesados que funcionan con motores de combustión interna, utilizados por la gran

v mediana

minería que trabajan en

galerías. Por ello se adopta una ventilación mecánica o forzada. Las normas técnicas intentan eliminar la contaminación del aire en el interior de la mina, logrando la

2

circulación por las chimeneas de salida, previo estudio de un diseño de ventilación, así como el uso de ventiladores para satisfacer los requerimientos exigidos. Así tenemos que en todas las labores subterráneas se mantendrá una circulación de aire limpio y fresco en cantidad y calidad suficientes de acuerdo con el número de personas, con el total de HPs de los equipos con motores de combustión interna así como para la dilución de los gases que permitan contar en el ambiente de trabajo con un mínimo de 19.5% de oxígeno. Cuando las minas se encuentren hasta 1,500 metros sobre el nivel del mar, en los lugares de trabajo, la cantidad mfnima de aire necesaria por hombre será de tres (3) metros cúbicos por minuto. En otras altitudes la cantidad de aire será de acuerdo con la siguiente escala: De 1,500 a 3,000 metros aumentará en 40%; será Igual a 4 m3/min. De 3,000 a 4,000 metros aumentará en 70%; será igual a S m3/min. Sobre los 4,000 metros aumentará en 100%; será igual a 6 m3/min Además cuando la ventilación natural no fuera capaz de cumplir con los artfculos . precedentes, deberá emplearse ventilación mecánica, instalando ya sea ventiladores principales, secundarios o auxiliares, según las necesidades. los trabajos desarrollados dentro de las minas del tipo socavón revisten condiciones de trabajo, salud y seguridad que permitan al personal que labora dentro de estas instalaciones un óptimo desarrollo en sus actividades. Para esto teniendo en cuenta las dimensiones de la Mina (37 Niveles y cada nivel con galerías de 500 metros cada una de ellas) , las caracterrsticas del trabajo de extracción , los disparos por voladura de roca inciden en que las condiciones de ventilación sean disel'\adas teniendo en cuenta factores tal como : flujo de aire de recirculación, diferencial de presiones , gradientes de temperaturas , número de personas laborando , operación de motores de combustión interna de la maquinaria pesada operando en las galerras lo que conlleva a toma de decisiones en el dimensionamiento del sistema de ventilación. Para esto formulamos el siguiente problema:

¿CUAL ES LA INFLUENCIA DE LA VENTILACION NATURAL Y FORZADA EN EL DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE VENTILACION DE LA MINA UMPE CENTROUNIDAD MINERA ISCAYCRUZ-PROVINCIA DE OYON-UMA?

3

1.2

ANTECEDENTES : Se tienen los siguientes antecedentes: AGÜERO ZARATE, Henry. (2012). en su tesis para optar el titulo de Ingeniero de Minas de la Universidad nacional de Huancavelica, concluye: Las variables según los análisis de datos obtenidos como oxigeno, temperatura, humedad relativa presentan notablemente la mejora en los procesos operativos del personal a trabajar en las galerras del nivel 1950, por tanto es una ventilación apropiada y confortable para el colaborador que trabajar en dichas áreas de la mina. Se ha efectuado cálculos de requerimiento de caudales para la colocación de ventiladores de capacidad de 12,000 dm, ventiladores de esa misma capacidad, uno como aportante y otro como impelente que se encuentra en la galerfa 800 y ex 933, las incrementan la ventilación en dichas galerías. Asf mismo la ventilación natural aportante con una velocidad de 6 m/sg permite un aporte de esta en el orden 22 %.

GUTIERREZ ARAVENA, Claudio. (2010). en su tesis para optar el título de Ingeniero Civil en minas de la Universidad de Chile concluye : Se logró identificar que una mejor eficiencia de filtrado que la eficiencia crítica, no mejora sustancialmente la calidad del aire en cuanto a polvo, sino más bien, hace que se pueda alcanzar el mismo ahorro de caudal que se tendrfa con un sistema con esa eficiencia de filtrado, pero a una fracción recirculada menor, logrando una leve mejora en la concentración de monóxido de carbono y contribuyendo a bajar los costos de filtrado, en la medida que se trata menos caudal, siempre que el costo de operación y mantención de esta alternativa de alta eficiencia, no supere el ahorro generado. Utilizando esta serie de pasos, se cumplió el objetivo de comparar la ventilación tradicional versus distintas alternativas de recirculación controlada. A partir de una distancia de 4000 metros a la superficie, o lo que es equivalente a un consumo de 16,5.3 kWh-año/dm, se encontró una

alternativa

de

recirculación

controlada

que

es

más

conveniente

económicamente que la ventilación tradicional. Dicha alternativa corresponde al circuito que usa cámara decantadora como pre-filtrado, y filtros de cartuchos autollmpiantes como filtro final.

4

•

MENA SALAS, Alejandro. (2012). En su tesis para optar el título de Ingeniero Mecánico de la Pontificia Universidad Católica del Perú, concluye lo siguiente: Tener un ambiente laboral agradable con buenos estándares en ventilación es de suma Importancia para llevar a cabo trabajos en este tipo de minería, es por ello que el diseño del laboreo minero considera la ejecución de chimeneas cada 60 metros con la finalidad de tener un flujo adecuado de aire natural. El diseño del sistema de ventilación estará calculado de acuerdo a la cantidad de trabajadores que desarrollaran las actividades para permitir un flujo adecuado de aire al interior de la mina.

QUEVEDO CHANAME; Carlos (2013) • En su Tesis para optar el título de Ingeniero en mecánica de Fluidos en la Universidad Mayor de San Marcos, concluye lo siguiente : todos los parámetros obtenidos del sistema de ventilación del frente 3, tales como Presión total=12.72" c.a., Q=34,136.94 CFM (a la salida del ventilador}, son los adecuados para el sistema propuesto, ya que estos cálculos se basan tanto en ecuaciones utilizadas bajo las normas de ventilación subterránea, así como en el OS

W 055-2010-EM.

SANCHEZ DOMINGUEZ, Cesar. (2010). En su tesis para optar el título de Ingeniero en Energía de la Universidad nacional del Santa, concluye lo siguiente: El consumo diario de energfa por ventilación asciende a 23,600 KWh lo que significa un costo diario de 2,836 US$. Para la optimización técnico-económica del consumo energético del sistema de ventilación; se aplicaron dos técnicas; la primera consistió en el reemplazo de cinco motores eléctricos estándar por motores eléctricos de alta eficiencia, la segunda técnica aplicada fue la optimización del tiempo efectivo de operación de 18 ventiladores. El reemplazo de motores estándar por motores de alta eficiencia significó una inversión de 38,412 US$, con un periodo de recuperación de 1.66 años. Se estima un ahorro energético anual de 192,369 KWh equivalente a 23,084 US$ al año. En la optimización del tiempo de operación de los ventiladores, se realizó una inversión de 6,030 US$, cuyo periodo de recuperación fue de un mes. El ahorro en consumo de energía al año será 650,458 KWh igual a 78,055 US$.

5

1.3

DESCRIPCION DEL LUGAR DONDE SE HA REAUZADO EL ESTUDIO a.

DATOS MARCO DE LA EMPRESA: la Empresa Minera lscaycruz S.A es titular de las concesiones mineras lscaycruz y Cochaquillo, ubicadas en el distrito de Pachangara , provincia de Oyon , departamento de Lima. la mina, planta concentradora y campamentos están ubicados a una altitud promedio de 4,600 metros sobre el nivel del mar. la planta de filtrado para el concentrado de zinc se localiza en el distrito de lagsaura , provincia de Huaura a 2,200 metros sobre el nivel del mar a unos 900 km de la operación minera. El acceso a través de la carretera Panamericana Norte hasta la zona de Huacho, desde donde se comienza a ascender por una carretera afirmada que bordea el rio Huaura siguiendo la ruta a Río Seco-Sayan-Churin-Oyon-lscaycruz. la zona de las concesiones fueron exploradas entre 1979 y 1984 por el INGEMMET junto con la agencia de cooperación internacional de Japón JICA y la Agencia Minera Metálica de Japón. Como resultado del programa de exploraciones identificaron 3.2 millones de TM de recursos con una ley combinada de 21 % de zinc y plomo. A partir de su constitución la Empresa Minera lscaycruz Inicia un programa de exploraciones destinada a verificar un mínimo de 1.5 millones de TM de reservas probadas y probables con una ley promedio de 12 %de zinc. la Empresa es titular de 51 concesiones minera que cubren una extensión de 51,680 Ha que incluyen las concesiones de lscaycruz de 12,000 Ha y 4,800 Ha de Cochaquillo.

La operadón minera está conformada por cuatro zonas de explotación: .; Umpe Centro : Es una mina subterránea ubicada en la parte central e la concesión lscaycruz a 1.8 km de la planta concentradora, esta conformada por dos cuerpos principales . .; Tinyag 1, denominada Llmpe Sur, ubicada a dos kilómetros al sur de limpe Centro. Esta mina inicia su explotación con un tajo abierto, la explotación esta disef'lada para explotación como minerfa subterránea . .; Chupa, inicio su explotación desde el año 2001, ubicada a 1extremo sur de la concesión de lscaycruz.

6

•

~

Tinyag2.

Desde el año 2003 la Empresa Minera los Quenuales conformante del Consorcio Minero GLENCORE asume el control de las operaciones en el Perú, con la fusión de las Unidades Mineras lscaycruz y Yauliyacu, con un total del76.89% del accionariado. las Oficinas administrativas de la Unidad Minera se ubican en Pj. los Delfines Nro. 159 Urb. las Gardenias (8Vo Piso Alt Cdra. 51 Av Benavides); lima; lima; liMA RUC:20137514983

Figura No 1 Ubicación Geográfica Unidad Minera lscaycruz Fuente : Unidad Minera lscaycruz

7

•

Figura W 2 Galerfas Mina Limpe Centro. Fuente : Unidad Minera lscaycruz

1.3

JUSTIFICACIÓN la importancia de este estudio radica en lo siguiente: •

Es importante porque nos permitirá determinar la influencia de la ventilación natural y forzada en el dimensionamiento del sistema de ventilación Mina limpe Centro- Unidad Minera lscaycruz .

•

Los esquemas de ventilación en minas juegan un papel muy importante para su correcto funcionamiento, pues son los responsables de mantener con vida a los trabajadores, optimizar su desempeño y la operación de las máquinas y equipos, además de brindar las condiciones apropiadas en situaciones extraordinarias o cuando se presente algún imprevisto.

•

Se dimensionaran los componentes del sistema incluyendo la componente de uso eficiente de la energía.

•

Permitirá mantener condiciones de trabajo, salud y seguridad adecuados y dentro de las características de trabajo en el interior de una mina.

8

1.4

HIPÓTESIS En función a la problema planteada se enuncia la siguiente hipótesis : LA VENTILACION NATURAL

V

FORZADA

TIENEN

UNA

INFLUENCIA

SIGNIFICATIVA

EN

EL

DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE VENTILACION DE LA MINA LIMPE CENTROUNIDAD MINERA ISCAVCRUZ -PROVINCIA DE OYON-LIMA

1.5

OBJETIVOS: OBJETIVO GENERAL. •

Determinar la influencia de la ventilación natural y forzada en el dimensionamiento del sistema de ventilación de la Mina Limpe Centro- Unidad Minera lscaycruz-Provincia de Oyon-Uma.

OBJETIVOS ESPEdFICOS •

Determinar las características de ventilación mixta de la Mina Limpe Centro antes de incrementar su capacidad de producción.

•

Caracterizar la carga de ventilación y renovación del aire interior en niveles y galerías el dimensionamiento del sistema de ventilación

mixta de la Mina limpe Centro-

Unidad Minera lscaycruz-Provincla de Oyon-lima. •

Caracterizar las variables del dimensionamiento del sistema de ventilación

en el

dimensionamiento del sistema de ventilación mixta de la Mina Limpe Centro- Unidad Minera lscaycruz-Provincia de Oyon-Lima. •

Determinar las características de los componentes del sistema de ventilación natural y forzada del sistema de ventilación de la Mina Limpe Centro- Unidad Minera lscaycruz-Provincia de Oyon-Lima.

9

CAPITULO 11: MARCO TEORICO

10

2.1

ACTIVIDADES MINERAS :

2.1.1 DEFINICION: La minería es una actividad económica del sector primario representada por la explotación o extracción de los minerales que se han acumulado en el suelo y subsuelo en forma de yacimientos, También la minería es considerada como el conjunto de individuos que se dedican a esta actividad o el conjunto de minas de una nación o región. Existe una gran variedad de minerales a explotar, se tiene a los minerales metálicos, tales como hierro, cobre, plomo, oro, plata, cromo, mercurio, aluminio, entre otros, los cuales son empleados hoy en día como materias primas básicas para la fabricación de toda clase de productos industriales. Los minerales no metálicos como granito, mármol, arena, arcilla, sal, mica, cuarzo, esmeralda, zafiro, etc.; son usados como materiales de construcción y materia prima de joyería, entre otros usos. Y los de mayor significación en la actualidad son los minerales energéticos o combustibles, empleados principalmente para generar energía, tenemos al petróleo, gas natural y carbón o hulla. La minería es una de las actividades más antiguas de la humanidad. En las épocas prehistóricas ya el hombre utilizaba los minerales para la fabricación de sus herramientas. La minería siempre ha constituido en ser uno de los indicadores básicos de las posibilidades de desarrollo económico de un país, los minerales descubiertos por el hombre, se la da un valor económico sobresaliente debido a la utilidad que prestan a la humanidad.

2.1.2 CLASIFICACJON:

a.

DE TAJO ABIERTO: Se llaman minas a cielo abierto, y también minas a tajo (o rajo) abierto, a las explotaciones mineras que se desarrollan en la superficie del terreno. El minado (explotación) a Tajo Abierto o cielo abierto se realiza cuando los yacimientos son de gran tamaño, presentan una forma regular, y están ubicados en la superficie o cerca de ésta. Este es un proceso eficiente en la medida en la que el costo de extraer el mineral (incluyendo la movilización de material no comercial que los cubre), sea menor que el precio de comercialización del mineral a extraer.

11

El tajo abierto se ve como un gran tazón y este se va construyendo en la medida en que la operación va avanzando, tanto lateralmente como en profundidad. A medida que se va trabando, se genera una especie de anfiteatro (por su forma escalonada) cuya forma puede ir cambiando en la medida en que avanza la operación. Si bien el concepto de una mina de tajo abierto es sumamente básico, su concepción y desarrollo involucra un planeamiento complejo y costoso. Cabe indicar, además, que frecuentemente muchas operaciones mineras empiezan como tajo abierto y, cuando llegan a un punto en que el costo de extraer el mineral no cubre el costo de extracción de las rocas aledañas empiezan a utilizar métodos de minería de socavón.

Figura N" 3 Minería de Tajo Abierto. Fuente: Compañía Minera Antamina

b.

MINERIA SUBTERRANEA: Una mina subterránea es aquella explotación de recursos mineros que se desarrolla por debajo de la superficie del terreno. Para la minería subterránea se hace necesario la realización de túneles, pozos, chimeneas y galerías, así como cámaras. Los métodos más empleados son mediante

12

túneles y pilares, hundimientos, corte y relleno (cut and fill mining), realce por subniveles (Subleve! Stopping) y cámaras-almacén (Shrinkage) Las minas subterráneas se pueden dividir en dos tipos, según la posición de las mismas con respecto al nivel del fondo del valle: Las que se encuentran por encima se denominan minas de montaña. En ellas el acceso es más fácil, al poder realizarse mediante galerías horizontales excavadas en las laderas del valle. Así mismo, el desagüe de las mismas se realiza por gravedad, a través de las labores de acceso. En las minas que se encuentran por debajo del nivel del fondo del valle es necesario excavar pozos (verticales o inclinados), labores de acceso que desciendan al nivel del yacimiento. En este caso el desagüe tiene que realizarse mediante bombas que impulsen el agua desde del interior de la mina a la superficie. Pero también hay un posible derrumbe, por ello se utiliza gran maquinaria para evitarlo y buena comunicación (Factores económicos condicionantes). Factores económicos condicionantes: Disponibilidad de buena mano de obra y de bajo costo, buenas vías comunicativas, todas las maquinarias en condiciones y el apoyo político. Factores naturales condicionantes: la localización del yacimiento, pues depende de la estructura geológica del territorio y de la facilidad de extracción. Y mejora el trabajo de la gente para que no tenga paro y sea una inversión redituable.

Figura N" 4 Entrada a la Mina limpe Centro. Fuente: Unidad Minera lscaycruz

13

•

Si la explotación se va a realizar a cotas inferiores del terreno base, entonces el acceso a las labores se realizará por un pozo {shaft) o una rampa (decline spiral, decline). Los pozos cumplen diversas funciones, entre otras permitir el acceso y salida del personal de mina, la ventilación de las labores mediante inyección de aire desde la superficie, y por

supuesto, el transporte del material extraído a la superficie. Las rampas por su parte han ido ganando adeptos con gran velocidad en la minería moderna. Estas permiten el acceso directo a la mina de material rodado, lo que facilita las labores de transporte de mineral. Dentro de la mina tenemos las galerías, que pueden ser en dirección (de la masa mineralizada; drifts) o perpendiculares a ésta, esto es, transversales (cross-cuts). La conexión entre los distintos niveles de una mina se realiza por pozos inclinados (raise, hacia arriba; winze, hacia abajo), que sirven para el trasvase de mineral y movimiento del personal. Tendremos niveles de producción, y por debajo de éstos, de transporte de mineral. Entre los equipos más comunes están los minadores (miners), las perforadoras tipo Jumbo, los equipos de transporte tipo LHD (load-haul-dump: carga-transportedescarga), etc.

Figura W S Niveles y Galerías de la Minería Subterránea. Fuente: SNMPE

14

•

2.1.3 MINERIA EN EL PERU: El Perú es un país de antigua tradición minera, tradición que mantiene y cultiva gracias a la presencia de empresas líderes a nivel internacional. Contamos con un enorme potencial geológico, la presencia de la Cordillera de los Andes a lo largo del territorio, constituye nuestra principal fuente de recursos minerales. A nivel mundial y latinoamericano el Perú se ubica entre los primeros productores de diversos metales, (oro, plata, cobre, plomo, zinc, hierro, estaño, molibdeno, teluro, entre otros), lo cual es reflejo no sólo de la abundancia de recursos y la capacidad de producción de la actividad minera peruana, sino de la estabilidad de las políticas económicas en nuestro país. El Perú es una de las economías con mayor crecimiento en América latina (7.6% en el 2006, 9% en el 2007, 9,84% en el 2008, 1% en 2009, 8.8% en 2010 y 6.8% en 2011), lo cual es complementado con solidez macroeconómica: bajas tasas de inflación, superávit fiscal y comercial, y fuertes reservas internacionales netas. Perú es el primer productor de plata a nivel mundial, segundo productor mundial de cobre. Asimismo, es el primer productor de oro, zinc, estaño, plomo y molibdeno en América Latina. La Cordillera de los Andes es la columna vertebral de Perú y la principal fuente de depósitos minerales del mundo. El Perú tiene un importante potencial geológico. Es el tercer país en el mundo en reservas de oro, plata, cobre y zinc (US Geological Survey- USGS figures).. El número y área de proyectos de prospección minera se incrementa cada año, es por ello que la Bolsa de Valores de Uma (BVl) ha creado un segmento de Riesgo de Capital o de Cartera de Proyectos donde cotizan alrededor de 12 mineras junior y 39 empresas de la gran minería peruana.

2.2

REGLAMENTO DE SEGURIDAD E HIGIENE MINERA:

2.2.1 ANTECEDENTES: Con fecha 22 de agosto del 2010 se aprobó el Decreto Supremo W 055-2010-EM que contiene el Reglamento de Seguridad e Higiene Minera, el mismo que consta de(4) Títulos, cincuenta y dos (52) Capítulos, trescientos noventa y seis (356)Artículos y dos (2) Disposiciones Complementarias y catorce (19) Anexos. Se entiende por Reglamento

15

•

de Seguridad e Higiene Minera, al conjunto de normas de orden técnico, legal y social, cuyo fin es la protección de la vida humana, la promoción de la salud y la seguridad, así como la prevención de accidentes e incidentes, relacionados a las actividades mineras. El presente Reglamento tiene por objeto fijar normas para: ../ El desarrollo de una cultura preventiva de seguridad y salud combinando el comportamiento humano con la preparación teórico práctica de sistemas y métodos de trabajo. ../ Practicar la explotación racional de los recursos minerales, cuidando la vida, salud de los trabajadores y el ambiente . ../ Fomentar el liderazgo, compromiso, participación y trabajo en equipo de toda la organización en la seguridad . ../

Lograr entre los trabajadores una moral elevada que permita identificarse con sus compañeros, el trabajo y la propia empresa .

../ Promover

el

conocimiento

y

fácil

entendimiento

de

los

estándares,

procedimientos y prácticas para realizar trabajos bien hechos mediante la capacitación . ../ Promover el cumplimiento de las normas de Seguridad e Higiene Minera aplicando las disposiciones vigentes y los conocimientos técnicos profesionales de la prevención . ../ La adecuada fiscalización integral de la seguridad en las operaciones mineras.

2.2.2 LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES: El Límite Máximo Permisible (LMP) es la medida de la concentración o grado de elementos, sustancias o parámetros físicos, químicos y biológicos, que caracterizan a un efluente o una emisión, que al ser excedida causa o puede causar daños a la salud, al bienestar humano y al ambiente. Su determinación corresponde al Ministerio del Ambiente y los organismos que conforman el Sistema Nacional de Gestión Ambiental. Los criterios para la determinación de la supervisión y sanción son establecidos por dicho Ministerio. Los LMP sirven para el control y fiscalización de los agentes que producen efluentes y emisiones, a efectos de establecer si se encuentran dentro de los parámetros considerados inocuos para la salud, el bienestar humano y el ambiente. Excederlos acarrea responsabilidad administrativa, civil o penal, según el caso.

16

•

Se tienen los siguientes límites permisibles para la actividad minera:

Cuadro N" 1 Límites permisibles para la actividad minera en el Perú No

Agente

LMP

1

Polvo inhalable

10mg/m3

2

Polvo respirable

3mg/m3

3

Oxígeno mínimo

19.5%

4

Dióxido de carbono

S

Monóxido de Carbono (CO

6

Metano (NH4)

7

Hidrógeno Sulfurado (H2S)

8

Gases nitrosos (NOx)

9

Anhídrido sulfuroso (S0 2 )

máximoS ppm

10

Aldehídos

máximoS ppm

11

Hidrógeno (H)

12

Ozono

3

máximo 9000 mg/m ó 5000 ppm máximo 29 mg/m3 ó 2S ppm máximo SOOO ppm máximo 14 mg/m3 ó 10 ppm. máximo 07 mg/m3 ó S ppm

máximo SOOO ppm máximo 0.1 ppm

Fuente : D.S N" 046-2001-EM (DGN)

El Titular de la actividad minera, efectuará mediciones periódicas de acuerdo al Plan de Monitoreo, sobre todo en los lugares susceptibles de mayor concentración, verificando que se encuentren por debajo del límite máximo permisible (LMP) para garantizar la salud y la seguridad de los trabajadores. Todo Sistema de Gestión de Seguridad e Higiene Minera deberá tomar en cuenta la interacción hombre-máquina-ambiente, de manera que la zona de trabajo sea tan segura, eficiente y cómoda como sea posible, considerando los siguientes aspectos: diseño del lugar de trabajo, posición en el lugar de trabajo, manejo manual de materiales, movimiento repetitivo ciclos de trabajo-descanso, sobrecarga perceptual y mental.

17

t

2.2.3 MEDIDAS DE PREVENCION

En las minas subterráneas donde se operan equipos con motores petroleros, deberán adoptarse las siguientes medidas de seguridad: a.

Deberán estar provistos de equipos diseñados para controlar que las concentraciones de emisión de gases estén por debajo del límite Máximo Permisible (LMP).

b.

Monitorear y registrar en el escape de las máquinas: ./ Diariamente las concentraciones de monóxido de carbono. ./ Mensualmente, óxidos nitrosos y aldehídos.

c.

las operaciones de las máquinas diesel se suspenderán, prohibiendo su ingreso a labores de mina subterránea: ./ Cuando las concentraciones de Monóxido de Carbono (CO), Monóxido de Nitrógeno (NO)x o aldehídos en el ambiente de trabajo estén por encima del límite Máximo Permisible (LMP) ./ Cuando la emisión de gases por el escape de dicha máquina exceda de mil (1000) ppm de monóxido de carbono y de vapores nitrosos, medidos en las labores subterráneas.

d.

Cuando la producción de gases, ofrezcan peligro a otras labores de la mina, deberán: ./ Contar con equipos de ventilación forzada capaz de diluir los gases a concentraciones por debajo del Límite Máximo Permisible (LMP) . ./ Si las labores están gaseadas o abandonadas serán clausuradas por medio de puertas o tapones herméticos que impidan el escape de gases.

2.2.4 SISTEMAS DE VENTILACION:

Todos los titulares de la actividad minera dotarán de aire limpio a las labores de trabajo de acuerdo a las necesidades del personal, las maquinarias y para evacuar los gases, humos y polvo suspendido que pudieran afectar la salud del trabajador. Todo sistema de ventilación en la actividad minera, en cuanto se refiere a la calidad del aire, deberá mantenerse dentro de los Límites Máximos Permisibles y además de cumplir con lo siguiente: a. Al inicio de cada jornada se deberá verificar la ventilación y la condición de seguridad del área de trabajo.

18

b. En todas las labores subterráneas se mantendrá una circulación de aire limpio y fresco en cantidad y calidad suficientes de acuerdo con el número de personas, con el total de HPs de los equipos con motores de combustión interna así como para la dilución de los gases que permitan contar en el ambiente de trabajo con un mínimo de 19.5% de oxígeno. c. las labores de entrada y salida de aire deberán ser absolutamente independientes. El circuito general de ventilación se dividirá en el interior de las minas en ramales para hacer que todas las labores en trabajo reciban su parte proporcional de aire limpio y fresco. d. Cuando las minas se encuentren hasta 1,500 metros sobre el nivel del mar, en los lugares de trabajo, la cantidad mínima de aire necesaria por hombre será de tres (3) metros cúbicos por minuto. En otras altitudes la cantidad de aire será de acuerdo con la siguiente escala: ./

De 1,500 a 3,000 metros aumentará en 40%; será igual a 4 m3/min .

../ De 3,000 a 4,000 metros aumentará en 70%; será igual a S m3/min . ./ Sobre los 4,000 metros aumentará en 100%; será igual a 6 m3/min . ../ En el caso de emplearse equipo diese!, la cantidad de aire circulante no será menor de tres (3) metros cúbicos por minuto por cada HP que desarrollen los equipos.

19

•

e. En ningún caso la velocidad del aire será menor de veinte (20) metros por minuto ni superior a doscientos cincuenta (250) metros por minuto en las labores de explotación incluido el desarrollo, preparación y en todo lugar donde haya personal trabajando. Cuando se emplee explosivo ANFO u otros agentes de voladura, la velocidad del aire no será menor de veinticinco (25) metros por minuto. f. Cuando la ventilación natural no fuera capaz de cumplir con los artículos precedentes, deberá emplearse ventilación mecánica, instalando ya sea ventiladores principales, secundarios o auxiliares, según las necesidades. g. Se tomarán todas las providencias del caso para evitar la destrucción y paralización de los ventiladores principales. Dichos ventiladores deberán cumplir las siguientes condiciones: ./

Ser instalados en casetas incombustibles y protegidas contra derrumbes, golpes, explosivos y agentes extraños.

./ Tener por lo menos dos (2) fuentes independientes de energía eléctrica que, en lo posible, deberán llegar por vías diferentes. ./ Estar provistos de dispositivos automáticos de alarma para el caso de disminución de velocidad o paradas . ./ Contar con otras precauciones aconsejables según las condiciones locales para protegerlas. h. Los ventiladores principales estarán provistos de dispositivos que permitan invertir la corriente de aire en caso necesario, cuyos controles estarán ubicados en lugares adecuados y protegidos, alejados del ventilador y preferentemente en la superficie. El cambio de la inversión será ejecutado sólo por el personal autorizado. i. Se colocarán dispositivos que eviten la recirculación de aire en los ventiladores secundarios. j. Es obligatorio el empleo de ventiladores auxiliares en labores que no posean sino una vía de acceso y desde que tenga un avance de más de sesenta (60) metros. Se prohíbe el empleo de sopladores para este objeto. En longitudes inferiores se empleará también ventiladores auxiliares cuando las condiciones ambientales así lo exijan. Los duetos empleados en ventilación auxiliar serán de material resistente de acuerdo con las características propias del lugar y actividades que se realicen. Cuando las condiciones del trabajo lo requieran, los ventiladores auxiliares estarán provistos de

20

dispositivos que permitan la inversión de la corriente de aire en el sector respectivo, evitando cualquier posible recirculación. k. Se contará con el equipo necesario para las evaluaciones de ventilación la que se hará con la periodicidad que determinen las características de la explotación. Asimismo, se llevarán a cabo evaluaciones cada vez que se originen cambios en el circuito y que afecten significativamente el esquema de ventilación. l. Cuando existan indicios de estar cerca de una cámara subterránea de gas o posibilidades de un desprendimiento súbito de gas, se efectuarán taladros paralelos al eje de la labor y oblicuos, con por lo menos diez (lO) metros de avance. m. La evaluación integral del sistema de ventilación de una mina subterránea se hará cada semestre y evaluaciones locales toda

vez que se produzcan nuevas

comunicaciones de chimeneas, cruceros, tajeos y otras labores considerando primordialmente que la cantidad y calidad del aire establecido en los artículos precedentes deben ser en las labores donde haya personal trabajando, como son los frentes de los tajeos, subniveles, galerías, chimeneas, inclinados, piques, entre otros. n. La concentración promedio de polvo respirable en la atmósfera de la mina, a la cual cada trabajador está expuesto, no será mayor de 3 miligramos por metro cúbico de aire. o. En el monitoreo, incluir el número de partículas por m3 de aire, su tamaño y el porcentaje de sílice por m3. p. La medición de la calidad del aire se hará con instrumentos adecuados para cada necesidad. q. La concentración promedio se determinará midiendo durante un período de seis (6) meses en cada una de las áreas de trabajo. El contenido de polvo por m3 de aire existente en las labores de actividad minera debe ser puesta en conocimiento de los trabajadores.

21

VELOCIDAD DEL AIRE (en metros por minuto) NECESARIA PARA OBTENER UNA n:MPERAl'URA EFECTIVA DE 30°C Temperatura

Humedad Relath·a (%)del Aire

de aire

oc

so • * •

30" 31° 32° 33° 34° 35° 36° 37° 38° 39° 40"

• • • •

* 55

150

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50 100 **

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* 35 105 150 ** **

65

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45 140

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30 90

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25 50 140

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30 90 150

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• 30 90

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... ... ... ...•• .... . "'* **

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Figura W 7 Velocidad de Aire permitida en minas. Fuente: D.S N" 055-2010 EM Significa que es muy difícil obtener una temperatura efectiva de 30º

e por medio de

Ventilación convencional o natural. Es recomendable el empleo de sistemas de refrigeración. la Temperatura efectiva: Es el resultado de la combinación de tres factores: temperatura del aire, humedad relativa y velocidad del aire. En un solo valor expresa el grado de confort termo-ambiental, en la sensación y efecto de calor o frío del cuerpo humano.

2.2.5 MINAS DE CARBON: En las minas de carbón en materia de ventilación se cumplirá lo siguiente: a. la cantidad mínima de aire por hombre deberá ser de cuatro y medio (4.5) metros cúbicos por minuto hasta 1,500 metros sobre el nivel del mar. Esta proporción será aumentada de acuerdo al ascenso sobre el nivel del mar. b. Los ventiladores de presión negativa o ventiladores aspirantes para la extracción del aire de mina, deberán ser a prueba de presencia de gases o atmósfera explosiva, así como los tableros, controles y el sistema eléctrico. c. los ventiladores principales deberán operar continuamente, en caso de falla, todos los trabajadores deberán ser retirados de la mina y sólo podrán volver después de verificar que la calidad y cantidad del aire haya vuelto a sus condiciones normales.

22

•

•

d. Queda prohibido el empleo de ventiladores secundarios así como ventilación auxiliar aspirante. e. Los ventiladores auxiliares impelentes para una mina de carbón deberán tener un motor eléctrico o un motor de aire comprimido apropiado. En el caso que el motor sea eléctrico, éste deberá ser colocado en corriente de aire fresco. f. Todas las puertas de ventilación deben ser de cierre automático y a prueba de fuga de aire, prohibiéndose terminantemente el empleo del espacio entre un par de puertas como depósito de madera u otros materiales, aunque sea en forma transitoria.

2.2.6 ZONA GASEADA:

Toda zona de trabajo será clasificada como "gaseada" en el caso que el gas metano de dicha zona se encuentre en concentración superior a 0.5%. En zonas "gaseadas" la cantidad de aire por persona deberá ser de 6 m3/minuto hasta 1,500 metros sobre el nivel del mar . De 1,500 a 3,000 metros aumentará en 40%; será igual a 8 m3/min. De 3,000 a 4,000 metros aumentará en 70% y será igual a 10 m3/min. Sobre los 4,000 metros aumentará en 100%; será igual a 12 m3/min. Diariamente se analizará el aire de retorno de las zonas "gaseadas" y se determinará en forma horaria el contenido de metano en el ambiente de las labores correspondientes a dichas zonas. En caso de descubrirse condiciones que representen un peligro potencial de explosión o incendio, el personal autorizado de la mina tomará de inmediato las medidas necesarias para hacer desaparecer dicha situación, lo recomendable es retirar a todo el personal de las labores comprendidas como zona peligrosa, hasta recuperar las condiciones normales de seguridad.

23

•

Figura N" 8 Niveles de flujo Minería Subterránea. Fuente: Revista frio y calor.

2.3

SISTEMAS DE VENTILACION:

2.3.1 GENERALIDADES:

a.

DEFINICION:

La ventilación puede definirse como la técnica de sustituir el aire ambiente interior de un recinto, el cual se considera indeseable por falta de temperatura adecuada, pureza o humedad, por otro que aporta una mejora. Esto es logrado mediante un sistema de inyección de aire y otro de extracción, provocando a su paso un barrido o flujo de aire constante, el cual se llevará todas las partículas contaminadas o no deseadas. Entre las funciones básicas para los seres vivos, humanos o animales, la ventilación provee de oxígeno para su respiración. También puede proporcionar condiciones de confort afectando la temperatura del aire, la velocidad, la renovación, la humedad y/o la dilución de olores indeseables. Entre las funciones básicas para las máquinas, instalaciones o procesos industriales, la ventilación permite controlar el calor, la transportación neumática de productos, la toxicidad del aire o el riesgo potencial de explosión.

24

En arquitectura se denomina ventilación a la renovación del aire del interior de una edificación mediante extracción o inyección de aire. la finalidad de la ventilación es: ./ Asegurar la limpieza del aire respirable . ./ Asegurar la salubridad del aire, tanto el control de la humedad, concentraciones de gases o partículas en suspensión . ./ Colaborar en el acondicionamiento térmico del edificio o instalación . ./ luchar contra los humos en caso de incendio. ./ Disminuir las concentraciones de gases o partículas a niveles adecuados para el funcionamiento de maquinaria o instalaciones . ./ Proteger determinadas áreas de patógenos que puedan penetrar vía aire. Se realiza mediante el estudio de las características arquitectónicas, uso y necesidades de cada área.

b.

VENTILACION EN MINERIA SUBTERRANEA: la ventilación en una mina subterránea es el proceso mediante el cual se hace circular por el interior de la misma el aire necesario para asegurar una atmósfera respirable y segura para el desarrollo de los trabajos. la ventilación se realiza estableciendo un circuito para la circulación del aire a través de todas las labores. Para ello es indispensable que la mina tenga dos labores de acceso independientes: dos pozos, dos socavones, un pozo y un socavón, etc. En las labores que sólo tienen un acceso (por ejemplo, una galería en avance) es necesario ventilar con ayuda de una tubería. La tubería se coloca entre la entrada a la labor y el final de la labor. Esta ventilación se conoce como secundaria, en oposición a la que recorre toda la mina que se conoce como principal. La distribución de aire en un sistema de ventilación de minas, es la asignación de caudales de aire, en cantidad y calidad, al interior de los diversos sectores de la mina, demandantes del recurso, de manera tal de lograr: medioambientes subterráneos aptos para el normal desempeño de los trabajadores, y, una óptima operación de las instalaciones y equipos.

25

c.

NECESIDAD DE VENTILACION EN MINERIA SUBTERRANEA: Es necesario establecer una circulación de aire dentro de una mina subterránea por las siguientes razones: ./ Es necesario asegurar un contenido mínimo de oxígeno en la atmósfera de la mina para permitir la respiración de las personas que trabajan en su interior. ./ En el interior se desprenden diferentes tipos de gases, según el mineral a explotar y la maquinaria utilizada. Estos gases pueden ser tóxicos, asfixiantes y/o explosivos, por lo que es necesario diluirlos por debajo de los límites legales establecidos en cada país . ./ A medida que aumenta la profundidad de la mina la temperatura aumenta. El gradiente geotérmico medio es de 1º cada 33 m. Adicionalmente, los equipos y máquinas presentes en el interior contribuyen a elevar la temperatura del aire. En este caso la ventilación es necesaria para la climatización de la mina.

d.

RESEÑA EVOLUTIVA: La distribución efectiva del recurso aire hacia los diferentes sectores de una mina a ventilar, es función del uso y buen grado de utilización de los diversos dispositivos de control de flujos, tales como puertas de ventilación, tapados, reguladores y ventiladores reforzadores, instalados para este fin (distribución) al interior de los circuitos, principales y secundarios, de ventilación. En las últimas décadas, se han producido fuertes cambios en cuanto a inyección, distribución y extracción de aire de ventilación en minas subterráneas explotadas por métodos de hundimiento. Dichos cambios, se han generado debido a diferentes factores, tales como cambios desarrollados en métodos de explotación, lejanía entre los portales de ventilación y los puntos finales de consumo del vital elemento en interior de la mina. Lo cual ha ido acompañado de una masiva incorporación y operación de equipos diese!, implicando, esto último,

un incremento de contaminantes y de las

correspondientes concentraciones ambientales de dichos contaminantes, altamente tóxicos para la vida humana. En los inicios de la explotación minero-subterránea mediante método Block Caving, la inyección y distribución de aire fresco hasta el nivel de producción, se lograba mediante chimeneas de inyección principal conectadas directamente al nivel de producción. Tal

26

distribución, aun cuando permitía la inyección directa a dicho nivel (de alto consumo}, no permitía el uso de ventiladores de alta capacidad dado las altas velocidades de aire que ésto implicaba. Por otro lado, no resultaba fácil el buen manejo y distribución del aire, en el mismo nivel, de producción, demandante del recurso, dado el alto tráfico de personas, operación de equipos y otros, que prácticamente taponeaban el normal paso del aire por el nivel.

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Figura N" 9 Método Block Caving o hundimiento por bloques Fuente: Revista Mundo minero. Chile.

A mediados de los años '50, se introdujo el concepto de Subnivel de Ventilación (SNV), el cual está conformado por galerías de INY y EXT, desarrolladas para el manejo exclusivo de aire fresco de ventilación y aire contaminado de extracción. Desde el SNV, se distribuía el aire fresco (XC's de inyección}, por medio de chimeneas de inyección, hacia los niveles demandantes, y, a su vez, se extraía aire contaminado, por medio de chimeneas de extracción, desde los diferentes niveles atendidos, hacia los XC s de extracción del SNV.

27

Figura W 10 Subniveles de ventilación Fuente: Revista Gran mineria.Chile.

Es interesante destacar que, la implementación de SNV, conformado por galerías (conectadas a chimeneas exclusivas de ventilación), dentro de las cuales se incorporó puertas y tapados, se constituyó, por esos años, en el inicio de circuitos de ventilación y distribución de aire controlado hacia los diversos lugares de consumo. La incorporación de SNV dentro de la explotación subterránea según método Block

Caving, mejoró, sin duda alguna, la distribución del recurso aire al interior de los sectores.

El aire inyectado se distribuía desde galerías independientes (SNV),

conectadas sólo por chimeneas a los niveles demandantes de aire; al interior, del SNV no existían obstrucciones por tránsito de personal, tránsito de equipos, ni problemas de corto circuito por mal manejo de puertas. Dentro de los años '70, se incorporó, en forma masiva, palas LHD accionadas por motores diese!, en niveles de producción (período de transición desde explotación Block Caving, a Panel Caving), lo cual implicó un fuerte aumento de los requerimientos de ventilación subterránea en términos de mayor caudal de aire movido para diluir-extraer gases tóxicos emitidos por la operación de dichas palas.

28

t

Figura W 11 Palas LHD Fuente: Enrique Ferreyros-CAT

Dentro de los años '70, se incorporó, como herramienta de apoyo a los proyectos de ventilación, el uso de modelos computacionales de equilibrio de redes de ventilación, basados éstos en el algoritmo original desarrollado por Hardy Cross (U.S.A.). Como es bien conocido, tales modelos permitían, ya en esos tiempos, predecir los movimientos y distribución de aire al interior de minas simuladas, como también conocer qué equipo y/o dispositivo de control de flujo era necesario instalar (ventilador(es) y/ó regulador( es), y en qué ramas dentro del circuito general, representado por un diagrama equivalente de ventilación), de manera tal de lograr los caudales requeridos en mina real (previamente definidos como caudal impuesto dentro de la base de datos del modelo). En la misma década, se utilizó ventiladores auxiliares (de 40 y 50 HP), como ventiladores reforzadores en chimeneas de ventilación, en sectores de mineral primario.

Desde el año 2000, se usa el método Panel Caving o hundimiento por paneles, se está utilizando como dispositivos de distribución de flujos de aire de ventilación, ventiladores auxiliares reforzadores y reguladores (controlados de forma manual y telecomandados); los primeros (ventiladores) actúan ya sea como ventiladores reforzadores de inyección de aire, por chimeneas, desde subniveles de ventilación (SNV-16Yz ; SNV-17), hasta los diferentes niveles demandantes del recurso (por ejemplo: Nivel de producción), 6 como ventiladores reforzadores de extracción de aire, por chimeneas, desde los respectivos niveles (por ejemplo: nivel 17-Transporte), hasta los respectivos subniveles de

29

ventilación (SNV-16~ ; SNV-17). Por otro lado, los reguladores operan en circuitos de inyección de alta presión (en área cercanas a ventiladores principales de inyección), desde dónde se distribuye aire fresco, en forma controlada (por medio de una abertura predefinida en el regulador), hacia diferentes puntos de consumo.

Figura W 12 Método Block Caving Fuente: Fuente: Revista Gran mineria.Chile

De acuerdo a lo consignado en páginas anteriores, es posible concluir que, efectivamente la distribución de aire de ventilación en minas explotadas por métodos Block y Panel Caving ha evolucionado notablemente en lo que respecta a infraestructura, como también al equipamiento requerido de implementar, es decir ventiladores principales + ventiladores auxiliares reforzadores + dispositivos de control de flujos, tales como: puertas, reguladores, tapados, otros.

e.

SISTEMAS DE VENTILACION: ~ VENTILACION EN BUCLE :

Consiste cuando las minas tienen el pozo de salida junto o

cerca del pozo de entrada. El circuito de ventilación describe un bucle o una U alrededor de la explotación.

30

Figura W 13 Sistema de ventilación en bucle Fuente: Fuente: Revista Gran mineria.Chile

./ VENTILACION DIAGONAL: Consiste cuando los posos de entrada y salida se encuentran alejados el uno del otro y las explotaciones se escalonan entre si.

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1

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VELOCIDAD

Para una labor de

MlNIMA 30m.lmin.

20 m 2 _(5 X 4 m.)

1.20mJmin.

2240 m,/mín.

600

,m~/mln.

Fuente: OMS

c.

CAUDAL REQUERIDO POR MOTORES DIESEL:

El Art. No 204 del D.S. Nº 055·2010·EM, exige para el uso de equipo diesel, la cantidad de aire circulante no será menor de 3 m3/minuto por cada HP que desarrollen los equipos. Para el cálculo del caudal de equipos diesel se aplicara la siguiente formula:

Q3=K*N

(~) ....... (4)

Q = Caudal total para "n" equipos diesel que trabajen en interior del túnel (m 3/ s) K =Caudal mínimo por equipo diesel. N =Cantidad de HP de los equipos diesel.

Para determinar el caudal de aire por maquinaria diesel se considera la simultaneidad de los equipos presentes en el interior de la mina cuya asignación representa la flota operativa, y por tanto el caudal de aire real requerido, se estima entre un 40% a 60%.

d.

CAUDAL REQUERIDO POR EXPLOSIVOS:

Q4=n*V*A

(~) ............ (5)

Dónde:

Q =Caudal total para diluir contaminantes por explosivos (m 3/ s)

41

n = Numero de niveles del túnel. V = Velocidad de aire según norma en el Art. W 204 del D.S. N2 055-2010, indica que cuando se emplee explosivo ANFO u otros agentes de voladura, la velocidad del aire no será menor de veinticinco (25) metros por minuto. A =Área de la sección de labores ( m 2 )

e.

CAUDAL REQUERIDO POR DESPRENDIMIENTO DE GASES Y POLVO EN SUSPENSION:

Para determinar este caudal de aire se toma como criterio la fijación de velocidad en las labores, que según el Art. W 204 del D.S. N2 055-2010 indica que en ningún caso la velocidad del aire

será menor de veinte (20) metros por minuto ni superior a

doscientos cincuenta (250) metros por minuto en las labores de explotación incluido el desarrollo, preparación y en todo lugar donde haya personal trabajando, con esta apreciación es suficiente para asegurar las áreas despejada.

2.4.3 PERDIDAS DE CARGA.

las pérdidas de carga de un circuito de ventilación auxiliar pueden dividirse en pérdidas por fricción, pérdidas singulares y pérdidas por presión dinámica: ./ Perdidas por fricción : Cuando el aire fluye a través de un dueto o galería minera, la presión requerida para mover el aire a través de él depende no sólo de la fricción interna, sino también del tamaño, longitud, forma del dueto, velocidad y densidad del aire. Todos estos factores son considerados en la ecuación de J. Atkinson, la cual se enuncia :

AP =

k* e* L * v2 A ......... (6)

Dónde: AP: Caída de presión (Pa). K: Factor de fricción de la tubería. C: Perímetro del dueto (m). l: longitud del túnel (m), V: Velocidad (m/s). A: Área del dueto (m2). Sabiendo que: por la ecuación de continuidad se tiene que : Q = V1A

42

La fórmula anterior se puede expresar como:

l:lP =

k* C

*L A3

* Q2

......... (7)

En un circuito de ventilación auxiliar, las pérdidas por fricción de importancia de cara al diseño de la instalación son las de la tubería, siendo las de las galerías del túnel o mina despreciables frente a estas (suponen en general menos de un 1% en relación a las de las tuberías) .

./ Perdidas singulares: Las pérdidas singulares son aquellas que se producen cuando el flujo de aire cambia de dirección o el conducto cambia de sección. Estas pérdidas se calculan como un porcentaje sobre la presión dinámica del fluido calculada en el punto singular:

p * vz l:1Psíng = ( * - ......... (8) 2

Dónde: 8Ps;n, es la pérdida de carga del aire [Pa]. ~~ es el coeficiente de pérdida del elemento, obtenido experimentalmente.

p, es la densidad del aire [kg/m3]. v, es la velocidad del aire en el conducto [m/s]. En un circuito de ventilación auxiliar, esto ocurre en elementos como codos, cambios de diámetro de la tubería, puntos de bifurcación de la tubería, rejillas de protección de tubería o ventilador, etc. la única dificultad del cálculo de estas pérdidas está en usar una correcta estimación del factor ~. Es mucha la literatura, basada principalmente en ensayos experimentales, que se ocupan de esta labor. la suma de estas dos perdidas, la de fricción y singulares nos da como resultado la Presión estática.

11Pest

= l:1Psíng + l:lP ......... · (9)

43

./ Perdidas por presión dinámica: Al final del circuito, usualmente a la salida de la tubería (sistemas soplantes) o la salida del ventilador (sistemas aspirantes) se ha de tener en cuenta la presión dinámica con la que el aire sale, ya que ésta es una pérdida más. Estas pérdidas no tienen mayor complicación y se calculan por la fórmula general de la presión dinámica:

P * v2 ··· ··· ... (10) 2

!J.Pdin = -

2.4.4 FACTORES DE FUGA: Estas fugas, inicialmente, dependen de las propias características de la tubería, pero ha de tenerse en cuenta que estas tuberías están instaladas en un sistema dinámico, es decir, al mismo tiempo que se aporta aire están trabajando en el frente, por lo que es muy frecuente que las tuberías se vean deterioradas con el paso del tiempo. El caudal final total considerando las fugas se calculan con la siguiente formula empírica: L

QFTNAL

F

= Q * ( 1- 100

)too ......... • (11)

Dónde: QFINAV

caudal final en cada galería (m3/s).

Q, caudal requerido en el frente de trabajo (m3/s).

L, longitud equivalente del túnel (m). F, factor de fuga de la tubería otorgada por el fabricante (%). Estas consideraciones se deben tener muy en cuenta tanto en el diseño como en las labores de mantenimiento, y por tanto, hacemos hincapié en que cada proyecto es diferente y debe ser estudiado en profundidad. No obstante, la experiencia dice que la formula anterior, si es usada considerando las particularidades del proyecto, es una buena aproximación a la realidad.

44

2.4.5 CIRCUITO DE VENTILACION EN SERIE:

El circuito de ventilación en serie se caracteriza porque la corriente de aire se mueve sin ramificación, por lo que el caudal permanece constante, en este caso todas las galerías se conectan de extremo a extremo. PROPIEDADES: El caudal que pasa por todos los niveles es la suma de los caudales finales en cada nivel o galería.

2.4.6 POTENCIA INSTALADA:

Las consideraciones que deben hacerse para calcular la potencia del motor son: Q =Caudal de aire en

m3 /s.

H =Depresión del circuito en Pa (presión estática en Pascales) 11 =Eficiencia del ventilador, la cual varía entre 70 a 85% (dependiendo de la fabricación,

tamaño y punto de trabajo). AHP

=Potencia necesaria para mover el caudal Q de aire en un circuito cuya depresión

es H, en Kw. BHP =Potencia del ventilador en Kw. DE = Eficiencia de la transmisión, la cual varía entre 90% para transmisión por poleas y correas, y 100% para transmisión directa.

AHP

BHP =

2.5

= Q*H ............ (12) 6350 Q* H *DE * r¡ ............ (13)

6350

EQUIPAMIENTO DEL SISTEMA DE VENTILACION:

2.5.1 VENTILADOR:

a.

GENERALIDADES:

Un ventilador es una máquina que transmite energía a un fluido (aire o

gases),

produciendo un incremento de presión suficiente (Presión Total) con la cual mantiene un flujo continúo de dicho fluido.

45

En su versión más corriente, un ventilador es una máquina que absorbe energía mecánica y la transfiere a un gas, proporcionándole un incremento de presión no mayor de 10 kPa (1.000 mm.c.a. aproximadamente), por lo que da lugar a una variación muy pequeña del volumen específico y suele ser considerada una máquina hidráulica (más propiamente, una máquina neumática). Para realizar este trabajo el ventilador requiere de una potencia en el eje del motor que lo acciona y que viene dada por la expresión:

Caudal Potencia(KW) =

(m

3

)

* Presion Total(Pa)

sg ( ) ( ) 'lmotor electrico % 'lventilador %

* 1000

....... (14)

Cada ventilador vendrá definido por su curva característica, que es el lugar geométrico de los puntos de funcionamiento del mismo para cada ángulo de regulación de los álabes. Por tanto, tendremos una curva característica distinta para cada ángulo. El punto de corte de la curva del ventilador con la resistencia del circuito es el punto de operación del ventilador.

b

CLASIFICACION: Con el desarrollo de la ciencia aerodinámica, en los años posteriores a la segunda guerra mundial se desarrollaron los primeros ventiladores de flujo axial, es decir, los ventiladores axiales, los cuales son los más utilizados en la actualidad y a nivel global por mover grandes caudales de aire tanto en interior de mina, túneles como en superficie. los ventiladores de tipo centrífugo, actualmente son ampliamente utilizados en Sistemas de Ventilación Industrial dado su capacidad de generar altas caídas de presión con caudales relativamente bajos. los ventiladores se dividen en el sentido más general en 3 tipos: • Ventilador Centrifugo.- El ventilador centrífugo consiste en un rotor encerrado en una envolvente de forma espiral; el aire, que entra a través del ojo del rotor paralelo a la flecha del ventilador, es succionado por el rotor y arrojado contra la envolvente, el cual descarga por la salida en ángulo recto a la flecha; pueden ser de entrada sencilla o de entrada doble. Son ventiladores de flujo radial.

46

Son aquellos ventiladores en donde se modifica la dirección del aire en un ángulo de 90°, es decir, el aire entra en el ventilador con un determinado ángulo (normalmente entre

80º y 902) con dirección axial al plano de giro de las aspas y sale al exterior con un desfase de 90!! grados (entre Oº y 102) en dirección radial. Así mismo, se debe tener en cuenta diversas consideraciones con respecto a la velocidad angular o de giro del ventilador: está directamente relacionado con la corriente de aire que proporciona, varía con el cuadrado de la presión y al cubo con respecto a la potencia absorbida por el ventilador. Estos ventiladores tienen tres tipos básicos de rodetes: ../ Alabes curvados hacia adelante, se trata de un ventilador ideal para trabajar a bajas presiones y con altos caudales. Es más silencioso que los demás tipos por ello se utiliza en ventilación y aire acondicionado . ../ Alabes rectos, se trata del ventilador de configuración más simple y, debido a esto, con un rendimiento menor. ../ Alabes inclinados hacia atrás/curvados hacia atrás. de alto rendimiento y alta presión. Tiene aplicaciones en la industria sobre todo en ambientes corrosivos

Figura W 21 Tipos de Rodetes de Ventiladores Centrífugos Fuente: UNET.edu.ve

• Ventilador de Hélice.- Este ventilador está formado por un rodete dentro de un anillo o carcasa de montaje. La dirección de la corriente de aire es paralela a la flecha del ventilador. Se emplea para movilizar en circuitos de resistencia muy pequeña. Puede manejar grandes volúmenes de aire a una presión estática baja.

47

• Ventilador AxiaL-El ventilador axial es de diseño aerodinámico. Este tipo de ventilador consiste esencialmente en un rodete alojado en una envolvente cilíndrica o carcasa. La adición de álabes-guía, detrás del rotor, convierte al ventilador turbo-axial en un ventilador axial con aletas guía. Puede funcionar en un amplio rango de volúmenes de aire, a presiones estáticas que van de bajas a moderadamente altas y es capaz de desarrollar mayores presiones estáticas que el ventilador centrífugo a la vez que es mucho más eficiente. los álabes-guía, en la succión o en la descarga, o en ambas partes, se han añadido para enderezar el flujo del aire fuera de la unidad a la vez que sirven de apoyo en el diseño. los ventiladores axiales se utilizan normalmente en Unidades de Tratamiento de Aire (UTA) y en relación con las bobinas de ventilador para refrigeración o calefacción. Se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones que van, desde pequeños ventiladores de refrigeración a la electrónica de los ventiladores gigantes utilizados en los túneles del viento.

Figura W22 Ventilador Axial Fuente: Howden Ltda

c.

COMPARATIVO ENTRE VENTILADORES AXIALES V VENTILADORES CENTRIFUGOS:

las diferencias que se tiene al utilizar un ventilador axial frente a un centrífugo son: Los ventiladores axiales ofrecen mejor eficiencia en un amplio rango de puntos de funcionamiento, mientras que los ventiladores centrífugos pueden tener un rendimiento muy alto, pero solamente

sobre un rango muy reducido, y sólo sobre una curva

característica.

48

Este parámetro es muy importante ya que el coste de la energía es un factor que se tiene muy en cuenta. Si un ventilador centrífugo diseñado para un punto de funcionamiento determinado ha de trabajar en otras condiciones, debido, por ejemplo, a un cambio en las condiciones resistentes de la mina, tendrá presumiblemente una disminución de rendimiento considerable. Mayor rendimiento mecánico de los ventiladores axiales, ya que los ventiladores centrífugos transmiten el movimiento desde motor al

rodete con transmisión por

correas o mediante otros tipos transmisiones. Esto implica una serie de complicaciones adicionales frente a un ventilador axial, ya que además de la pérdida de rendimiento por transmisión, podrían aparecer más frecuentemente

fenómenos de vibraciones

debido a que es un sistema mecánico más complejo. Un ventilador axial tiene más versatilidad en la regulación que un ventilador centrífugo, ya que podemos actuar sobre el ángulo de posición de los álabes y sobre la velocidad de rotación con un variador de frecuencia, mientras que el ventilador centrífugo tiene regulación por velocidad, y si queremos conseguir otro punto de funcionamiento, será a base de aumentar la resistencia del circuito (con un dámper de regulación, p.e.), lo que significaría un incremento de potencia debido a la regulación.

d.

TIPO DE CONFIGURACIONES DE UN VENTILADOR:

Un ventilador puede ser, según su forma constructiva, horizontal o

vertical. Los

ventiladores horizontales son los más usuales, pero los verticales son más aconsejables para ciertos tipos de aplicaciones. Es este el caso en los ventiladores exteriores de minería profunda, donde la configuración

vertical reduce las pérdidas de carga del

circuito, al evitarse el tener que construir un codo para dirigir el flujo.

Figura W23 Configuración de un ventilador Fuente: Quevedo Chaname(UMSM)

49

Otro tipo de clasificación podría hacerse en función del número de

etapas

o

escalones. la mayoría de las aplicaciones requieren una sola etapa. Sin embargo, aplicaciones con presiones muy elevadas (más de 5000 Pa) no se consiguen con un ventilador de un solo escalón. En estos casos es cuando se usan los ventiladores de dos escalones, que son capaces de conseguir presiones mayores.

Figura N"24 Configuración de un ventilador de 2 Etapas Fuente: Metal industrias

Otra clasificación podría establecerse en base a la función que va a

realizar el

ventilador. Efectivamente, un ventilador puede ser de extracción de aire viciado o de impulsión de aire fresco. Los ventiladores de impulsión de aire generalmente son más sencillos que

los de extracción. Estos últimos han de estar preparados, según la

aplicación, para extraer aire abrasivo, humos calientes o gases explosivos. En estos casos la protección del ventilador en su conjunto es más rigurosa. Además, los motores pueden ser encapsulados para evitar que se dañen por la abrasión o la atmósfera corrosiva (casos típicos de minería), o resistentes a la temperatura durante un cierto intervalo de tiempo (caso de ventiladores de extracción de humos para emergencias en túneles). En la figura siguiente se puede observar un ventilador extractor vertical de construcción robusta para aplicaciones mineras.

50

Figura W25 Configuración de un ventilador robusto de una mina Fuente: Minera Pozo Barreros (España)

e.

COMPONENTES DE UN VENTilADOR AXIAL: Las partes importantes que componen un ventilador y que afectan sus propiedades aerodinámicas son: Impulsor (Hélice). Es la parte del ventilador que al rotar imparte movimiento al aire. Carcasa o cilindro base, es estacionaria y guía el aire hacia y desde el impulsor. Otras partes en su rendimiento son la campana aerodinámica de succión, alabes guías o rueda directriz y los difusores o evasoras. • Rodete o impulsor: El rodete del ventilador es la parte móvil del mismo que se compone de álabes y cubo o soporte de los álabes. En función

de las necesidades, el rodete

puede ser de álabes regulables o no regulables. En el caso de álabes regulables, pueden ser: Álabes regulables manualmente por regulación individual, álabe a álabe. Álabes regulables manualmente por regulación central. Álabes regulables hidráulicamente. En este caso existe la regulación se haga con el ventilador en marcha.

51

posibilidad de que dicha

•

Carcasa o cilindro base: Es la envolvente que protege el rodete y el motor del ventilador.

• Tobera de admisión o campana aerodinámica: Se trata de un accesorio que sirve para minimizar las pérdidas de carga derivadas de la entrada del aire en el ventilador.

• Rueda Directriz: Accesorio cuya función aerodinámica es direccionar el flujo de aire axialmente a la salida del ventilador, y así evitar pérdidas por turbulencia a la salida del ventilador.

• Difusor: El difusor es un elemento que se acopla a la descarga del ventilador para reducir su presión dinámica de salida. La presión dinámica con la que el aire sale del ventilador es una pérdida de energía, es decir, es una energía que el ventilador genera, pero que no realiza trabajo.

•C[~CMG"'

oes-o.LJD,t.,

•¡¡:)

Caracterizar la carga de ventilación y renovación del aire interior en niveles y galerías el dimensionamiento del sistema de ventilación mixta de la Mina Limpe Centro- Unidad Minera Iscaycruz-Provincia de Oyon-Lima.

~

Caracterizar las variables del dimensionamiento del sistema de ventilación en el dimensionamiento del sistema de ventilación mixta de la Mina Limpe Centro- Unidad Minera Iscaycruz-Provincia de Oyon-Lima.

~

Determinar las características de los componentes del sistema de ventilación natural y forzada del sistema de ventilación de la Mina Limpe Centro- Unidad Minera Iscaycruz-Provincia de Oyon-Lima.

•

•

HIPÓTESIS. LA

VENTILACION

NATURAL

Y

FORZADA

TIENEN

UNA

INFLUENCIA SIGNIFICATIVA EN EL DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE VENTILACION DE LA MINA LIMPE CENTRO-UNIDAD MINERA ISCAYCRUZ-PROVINCIA DE OYON-LIMA BREVE REFERENCIAL AL MARCO TEÓRICO (10 A 20 LÍNEAS).

•

Se cuenta con un sistema de ventilación mixta, compuesta por ventilación natural producida por la infiltración del aire a través de las chimeneas de servicio a una velocidad de 3.5 m/seg, as mismo se cuenta con un sistema de ventilación mecánica o forzada compuesta por dos ventiladores (impulsión y extracción) de 250 HP en total. La empresa al tomar la decisión de incrementar el ritmo productivo en 10 niveles de trabajo , plantea la necesidad de redimensionar el sistema de ventilación mixta, con lo cual se incrementa la Potencia de los ventiladores . Por lo tanto se determina el caudal total suministrado en condiciones máximas de requerimiento de ventilación, el cual es función de la carga de ventilación según el número de personas operando en cada nivel y la carga de ventilación de los motores diesel que accionan a la maquinaria pesada dentro de la misma., teniendo así mismo en cuenta lo requerido según el D.S N° 055-2010-EM. Determinándose un porcentaje de participación de la ventilación natural en 18%, mientras que el porcentaje de participación de la ventilación forzada es del 82 %, con lo cual se concluye que existe una influencia de ambos tipos de ventilación en el dimensionamiento del sistema de ventilación mixta.

•

CONCLUSIONES Y/0 RECOMENDACIONES. CONCLUSIONES •

Inicialmente Mina Limpe Centro trabaja con un máximo de 7 niveles de producción

de tm total de 31 niveles , utilizando para ello un sistema de

ventilación mixta con 2 ventiladores de 250 HP cada uno de ellos (uno impelente y el otro extractor , con un suministro de 142,500 CFM de aire a través de un sistema de ventilación forzada y 19.59 CFM como ventilación natural a través

de una chimenea de servicio , los porcentajes de participación de cada tipo de ventilación es de 87.34% y 12.66% respectivamente. •

Se ha planteado la caracterización de la carga de ventilación de Mina Limpe Centro al ampliarse las actividades hasta 10 niveles (entre los niveles -14 a -31), detenninándose que la máxima carga de ventilación se consigue durante las horas de faena ,donde la carga por número de personas , la carga por motores diesel , más una carga adicional por flota diesel y por personal de planta en el nivel 22 , con un valor de 117.6 m/\3/sg o 249,180.1 CFM.

•

Los parámetros que permiten un adecuado dimensionamiento del sistema de ventilación mixta son el Caudal total de aire y la presión estática , los cuales son : Para el caudal final se tiene un valor de 121.54 m/\3/sg, el cual fluye a través de una manga de ventilación de 1 metro de diámetro un caudal de 99.665 m/\3/sg a una velocidad de 12.5 m/sg cuando la ventilación es forzada , y un caudal de 21.875 m/\3/sg a una velocidad de 3.5 m/sg a través de la chimenea de servicio cuando la ventilación es natural; así mismo la presión total que necesita el ventilador para suministrar el aire a las galerías de los niveles es de 0.227 m.c.a o 2,225 Pascales.

•

Se necesita ampliar la capacidad de aire de ventilación forzada, para lo cual es necesario instalar dos motores eléctricos de 400 (413 HP) es reemplazo de los electro ventiladores de 250 HP , con un incremento de la capacidad en 65.2 %. Así mismo existe una influencia del tipo de ventilación en la configuración de un sistema de ventilación mixta , la cual en proporción es de la siguiente manera : ventilación forzada 82 % y ventilación natural 18 % , para esto se ha tenido en consideración lo normado por el Reglamento de Seguridad e Higiene Minem D. S N° 055-2010 EM.

RECOMENDACIONES •

Con referencia al informe de Tesis, queda pendiente la posibilidad de plantear la construcción de una chimenea para el suministro e aire fresco mediante ventilación natural, y a través de esto mejorar la ventilación mixta.

•

Sería recomendable la elabomción de un software para aquellos casos en los cuales la tesis para la complejidad de sus instalaciones lo requiera, esto permitiría optimizar los procesos y cálculos de mejora de instalaciones.

•

•

Se recomienda una inspección periódica del impulsor del ventilador, por cualquier desgaste, erosión o corrosión, ya que cualquiera de estos, puede causar fallas catastróficas al ventilador. Verifique también la acumulación de materiales, lo que puede causar un desbalanceo que resulte en vibración, desgaste del rodamiento y serios riesgos de seguridad.

•

Al momento de instalar la ductería esta debe ser lo más recto posible, evitando tanto curvaturas como desniveles muy bruscos, lo que origina que la presión estática de la manga de ventilación incrementa las pérdidas de fricción con el consiguiente perdidas de carga y aumento de la presión estática y la potencia del ventilador.

•

La instalaciones de variadores de frecuencia permiten un adecuado control y regulación del caudal suministrado por el ventilador, con lo cual se asegura una adecuada operación del sistema de ventilación.

•

BIBLIOGRAFÍA. BERMÚDEZ,

Vicente.

TECNOLOGIA

ENERGETICA.

Ed.

Universidad

Politécnica de Valencia. Espafía. 2000.303 p. ISBN 8477218684 CAMACHO GARCIA, Hernando. "Fundamentos de la ventilación mecánica". Editorial Universidad nacional de Colombia. 1o Edición. Espafía. 2012 62 p. ISBN 8496018187 GOBIERNO DEL PERU. "Decreto Supremo N° 055-2010 EM Reglamento de Seguridad e Higiene Minera. Edicion Única. Perú. 2010.312 p. JUTGLAR, Luis. "Bombas, ventiladores y compresores" . Editorial CEAC. México. 2005.247 p ISBN : 843291200X, MATAIX, Claudio. "Turbomaquinas hidráulicas". Editorial Universidad católica de Comillas. 3° Edicion. Espafía. 2009. 1720 p. ISBN 8484682528

MOTT, Robert. "Mecánica de Fluidos aplicada". Editorial Pearson Education. 4 °Edicion. Mexico.2006. 596 p. ISBN 9688805424

NOVITZKY, Alejandro. "Ventilación en Minas". Editorial Me Graw Hill. 1o Edicion. Argentina.l992, 320 p. SERRANO, Jorge. "Manual de Aire Acondicionado y Ventilación Industrial Tomo 1-II". Editorial Me Graw Hill. 2° Edicion. España. 2013. 998 p ISBN 0988629836 YARKE, Eduardo. "Ventilación natural en edificios: Fundamentos y métodos de cálculo". Ediciones Nobuko. España. 2005. 193 p ISBN: 987584036X